DirectX游戏开发入门.docx

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DirectX游戏开发入门

DirectX游戏开发入门

一.简介

　　今天我们要接触到令人敬畏的DirectX。

它比WindowsGDI要快好几倍，可用于不同的语言和多种平台，支持从绘制象素到高级3D图象，从播放简单声音到数字音乐，从键盘控制到反震手柄……它给你游戏编程所需的一切（有点夸张）。

当然了，它是巨大的，需要好几本书才能含盖它的全部。

先不要去担心我在这里所教给你之外的数不清的知识，毕竟我把你推到了起跑线上。

　　阅读本章，你需要前几章的知识和C语言的知识，由于我们还要谈到组件对象模型（COM），它是面向对象系统的基础，你最好还要有一点儿C＋＋的知识。

没有也不太要紧，我在讲到这处时会照顾你的。

反正你记住，使用DirectX并不需要多少C＋＋的知识。

开始吧！

二.什么是DirectX？

　　DirectX是游戏制作者的API（ApplicationDevelopmentInterface）。

它是一组允许你直接控制计算机硬件设备的软件。

如果你的硬件支持DirectX，并且你用硬件加速你的程序，这就意味着一个字——快。

不用担心你的硬件知识，你不会真正的接触到它们。

我们是通过硬件抽象层（HAL）和硬件仿真层（HEL）来保证设备无关性和让你的程序正常运行。

　　DirectX由很多组件构成，每一个都有特定的用途。

组件DirectDraw是最为重要的一个，因为所有的图形都要用到它，它是2D图形的引擎，3D图形也同样离不开它。

DirectDraw是我们今天就要说的。

其它的组件是：

　　1.DirectSound：

提供硬件和软件的声音混合与回放。

　　2.DirectMusic：

处理基于消息的音乐数据。

它支持乐器数字接口（MIDI）并为创建交互式音乐提供创作工具。

　　3.DirectPlay：

使得通过调制解调器链接或通过网络来与应用程序相连成为可能。

　　4.Direct3D：

是一个三维图形包，它提供一个高级的保留模式（RetainedMode）接口，这使得你能够实现一个完整的三维图形系统。

它还包含一个低级的即时模式（ImmediateMode）接口，使得应用程序获得对渲染管线的完全控制。

　　5.DirectInput：

为包括游戏杆、鼠标、键盘和游戏控制器在内的输入设备提供支持。

它还为反馈游戏设备提供支持。

　　6.DirectSetup：

为DirectX提供了一个简单的安装过程。

它简化了更新显示和音频驱动程序的过程，并且确保没有硬件或软件冲突的存在。

　　7.AutoPlay：

让你能够制作一张一旦插入驱动器就能自动安装的光盘。

AutoPlay并非DirectX所独有，因为它是MicrosoftWin32API的一部分。

　　组件对象模型（COM）是DirectX的基础，有一些技巧建立COM对象——别问我怎么做——但你知道一点点还是有好处的。

我只是简单说一下，如果你有兴趣，具体的细节就自己查资料吧！

可能下一节你有些困惑，但不要紧，我所说的你不用太明白，毕竟我们的目的是使用COM对象，这可比创建容易多了。

三.组件对象模型（COM）

　　COM接口是DirectX技术的基础，没有COM就没有DirectX。

（不用担心，你只需要对COM技术有一个粗浅的了解就可以使用DirectX——只要你在编写DirectX应用程序时遵循一定的步骤，甚至都可以在不了解COM的情况下使用DirectX。

　　DirectX的大多数API都是基于COM结构的。

COM为软件模块化和软件重用提供了最坚实的基础，它的最重要的概念就是接口（interface），接口是软件重用的最基本方法。

更专业的说，接口是一系列操作的规范描述，即接口规范。

　　所有的COM接口都是从Iunknown接口继承而来的，IUnknown接口是所有COM接口的根。

IUnknown接口具有3个方法：

　　·QueryInterface（）：

此方法查询新接口，并在新接口存在时返回之。

　　·AddRef（）：

此方法在接口或其它应用程序连编到此COM对象上时将引用计数值递加1。

　　·Release（）：

此方法将COM对象的引用计数递减1。

当引用计数递减到0时，该COM对象自动释放。

　　所有COM对象都具有这三个方法。

虽然DirectX应用程序一般不需要考虑引用计数的问题，但引用计数确实是存在的，它已经由DirectX自动完成了。

我们所要做的，就是创建DirectX对象，然后在使用完毕后调用Release方法释放引用。

四.设置

　　用DirectX创建程序，你需要有三件主要的事要做。

第一件事是COM对象本身，它们包含在.DLL文件里，这些.DLL文件需要在Windows里注册，这在安装DirectX软件包时已经完成了。

这些对象是我们创建DirectX应用程序时用到的接口，例如IdirectDraw。

但这还不够，因为在COM层上直接使用DirectX是令人沮丧的和乏味的。

我们希望有更容易的办法解决它。

利用静态库（.LIB文件）是个好办法，它是DirectX软件包的一部分，你可以从Microsoft免费获得。

它有一个“打包”函数使你工作更轻松。

使用DirectX的不同组件，你需要链接不同的静态库。

例如你要使用DirectDraw组件，你就需要ddraw.lib。

　　最后，你还需要DrectX头文件，它包含函数原形、宏、常量和你需要用到的各种类型。

对于DirectDraw，这个头文件是ddraw.h。

要确认你使用了正确的文件版本，你还得让编译器包含软件开发包的目录。

具体的做法是：

　　首先点击Tool菜单，选择Options，然后点击Directories，在ShowDirectoriesfor组合框下拉菜单中选择Includefiles，增加一个新的目录。

将你的DirectX的路径填入。

（例如：

C:

DXSDKinclude）然后将它移到列表的第一位，使编译时第一个寻找它（防止寻找老版本）。

然后选择ShowDirectoriesfor组合框下拉菜单中的Libraryfiles，方法同前，只是把include改成lib。

现在，你已经设置完了DirectX。

你仍然需要手动增加一些库文件到你的项目中，但先不急，我将在以后讲它。

我们将使用DirectX7.0。

五.DirectX版本号

　　你可能认为版本号没有什么好讲的，但我们确实要说一说。

Microsoft在DirectX里创建了令人难以置信的科技，但它并不代表不使人迷惑。

对于每一个DirectX版本，并不是所有的接口都一次次的升级。

因此，尽管DirectX有了7个版本（我写文章时DirectX8.0正准备发布），但DirectDraw并没有7个版本。

当DirectX6是最新版本时，DirectDraw的最新接口版本是IDirectDraw4，不是IDirectDraw6。

现在最新的版本是DirectX7，所以我们要用IDrectDraw7。

很奇怪，是不是？

我想你已经明白了我的意思，请不用因为以后看到的感到困惑了。

　　最后一件事。

当我写这篇文章时，DirectX7是最新的可用版本，但或许现在你已经有了DirectX8，并且或许你还听说了，DirectDraw将不再升级了，取代它的是DirectXGraphics，这是一个功能强大的图形API。

但DirectDraw不升级就意味着我们不学习它了，毕竟都离不开COM。

如果你想用DirectX8的接口写2D的游戏，你需要用3D方法去创建2D观点。

听起来很棒，是的，的确如此，因为使用3D接口将给你更多的硬件支持，例如阿尔发混合。

但这也恰恰是个问题，如果机器没有相应的硬件设备，程序会以更慢的速度运行。

　　DirectDraw是很容易学的。

由于DirectX中的3D图形是基于DirectDraw的，3D应用程序在DirectDraw环境中执行；极少有应用程序专门使用3D。

大多数程序使用3D函数对一些对象建模，而另一些对象，诸如背景和精灵，是以2D图形渲染的。

所以本系列将使用DirectDraw。

关于DirectX8，我还没有太多的了解，因此我只能对DirecX7做详细介绍。

总的来说，你使用DirectX，还是离不开DirectDraw的。

六.DirectDraw概述

　　在你的程序中使用DirectDraw，你至少要做四件事，它们是：

　　1、建立一个DirectDraw对象。

　　2、设置协作等级。

　　3、设置显示模式和色彩深度（全屏模式）。

　　4、至少创建一个DirectDraw表面。

　　在讲怎样完成以上步骤之前，先让我们了解一下每一步的含义。

第一个，要创建一个DirectDraw对象，这意味着我们要建立一个指向IDirectDraw7接口的指针。

这很简单，不是吗？

有三种办法可以实现它，你可以直接使用COM，或使用DirectDraw的两个函数之一。

三种办法各有千秋，我们过一会儿将详细介绍。

第二个，设置操作等级。

这可能对你来说比较新鲜。

协作是由于Windows是一个多任务操作系统而产生的概念。

意思是所有运行的程序都要随时告知Windows它们将要或正在使用的资源，这将保证你所要使用的资源不会被windows再分配给别的应用程序。

不用担心，有一个很简单的函数完成它。

　　第三个你是否有点熟悉？

如果你要写一个全屏的程序，通常是游戏程序，你需要设置显示模式和色彩深度。

在Windows的应用程序里做这些通常不是一个好主意，因为它能导致其它程序的同时运行出现问题。

当你结束自己的程序时，你当然要恢复到改变前的状态。

设置全屏模式，只是调用一个单独的DirectDraw的函数，程序结束后，要恢复原来的状态。

　　最后，也是最重要的，是DirectDraw表面的概念。

操纵表面是DirectDraw的全部。

简单的说，DirectDraw表面是一个用于存储图象数据的线性内存区域。

DirectDraw表面的大小就是以象素为单位，用宽和高来定义。

所以你可以认为表面是一个用来画图的矩形区域。

它有自己的接口，称作IDirectDrawSurface7。

有三种主要的表面，我们将在本章和下一章分别用到它们。

　　·主表面：

每一个DirectDraw应用程序都有一个主表面。

主表面就相当于用户的显示器。

它的内容是可见的。

同理，主表面就是根据显示器的显示模式设定宽和高。

　　·后缓冲区：

后缓冲区是紧随主表面的表面，但它不可见。

它是动画没有闪烁的主因，通常，你在后缓冲区画好每一帧，然后把后缓冲区的内容拷贝到主表面，使它显示出来。

由于它紧随着主表面，所以它的大小同主表面相同。

（你就理解为楼上和楼下的关系）

　　·离屏缓冲区：

它很象后缓冲区，只是它不是紧挨着主表面。

尽管你可以用它作任何事，但它经常被用来存储位图。

离屏缓冲区你可以任意设置大小，唯一的限制是你内存的大小。

　　DirectDraw表面可以在系统内存中建立，或直接建立在显示内存中。

如果你都建立在显示内存中，速度效果将是最好的，如在系统内存就要慢一些了。

如果你把一个表面存储在显示内存中，另一个在系统内存中，性能会有一些损失的，尤其是显示卡与主板之间有一个令人恶心的带宽。

总之，如果能把表面都建立在显示内存中，你或许应该尽力做到。

　　OK，我们总算有了一点儿认知，让我们看看具体怎么做吧！

这儿有一个计划，我们将建立一个全屏模式下，16位色彩，640×480分辨率的程序，我将告诉你全部你需要做的。

但开始前，你需要对Windows编程有一点了解。

想必你看过了前面几章，应该对创建窗口已经熟悉了。

由于这是一个全屏的程序，你不需要任何地窗口控制，所以你的窗口风格应该用WS_POUP|WS_VISIBLE。

弄好了吗？

Allright，出发吧！

七.建立DIRECTDRAW对象

　　象我前面说过的，有三种方法。

我们可以用两个DIRECTDRAW函数中的任何一个，或者直接调用COM对象。

让我们每一个都试试，使我们自己熟悉它们。

我将告诉你的最后一个方法可能是目前为止最简单的，可能你会喜欢用它。

至于另外两个，打眼儿一看，你会觉得有些奇怪。

首先，看看DirectDrawCreate（）：

HRESULTWINAPIDirectDrawCreate（

GUIDFAR*lpGUID,

LPDIRECTDRAWFAR*lplpDD,

IUnknownFAR*pUnkOuter

）;

　　看起来是不是有点儿复杂？

HRESULT返回的类型是DirectDraw函数的标准。

如果成功，返回值是DD_OK。

如果失败，函数将返回一个错误常量，有几个错误常量供选择，但我不想细讲，更不想列出这些常量，反正你可以通过帮助文件随时查阅它们。

但有一件事儿我得告诉你，有两个非常有用的宏可以帮助你知道函数调用成功与否：

SUCCEEDED（）和FAILED（）。

从字面上你就知道它们的分工了，是不是？

只要把函数放到宏里面，你就知道结果了。

无论如何，我们还得看看函数的参数：

　　·GUIDFAR*lpGUID：

是一个全局唯一标识符（GUID）的地址，代表将要创建的驱动程序。

如果该参数是NULL，那么该调用指向当前的显示驱动程序。

新版本的DirectDraw允许向该参数传递下列两种标志之一，以控制当前显示的行为：

　　DDCREATE_EMULATIONONLY：

DirectDraw只使用仿真（HEL），不使用硬件支持特性。

　　DDCREATE_HARDWAREONLY：

DirectDraw对象不使用仿真特性。

只能使用硬件抽象层（HAL），如果硬件不能支持应用程序，将不再寻求硬件仿真层（HEL）的支持而返回错误信号。

　　·LPDIRECTDRAWFAR*lplpDD：

表示如果调用成功则返回有效的DirectDraw对象指针的地址，它是DirectDraw对象指针的指针（“DD”表示DirectDraw，“lp”表示32位长指针，“lplp”表示长指针的长指针）。

应用程序一般需要使用此指针的地址（即DirectDraw对象指针）初始化DirectDraw对象。

　　·IUnknownFAR*pUnkOuter：

这是为高级COM应用保留的参数，设置为NULL好了。

　　不要被我罗里罗嗦的解释吓倒，实际应用起来很简单，解释这么多，不过是为了让你明白根本道理。

现在有一个问题，这个函数给你一个指向IDirectDraw接口的指针，但我们想要一个指向IDirectDraw7接口的指针，我们应该怎么做呢？

一旦DirectDraw应用程序通过DirectDrawCreate（）函数获得了指向DirectDraw对象的指针，COM就有一种机制可以用来查看该对象是否支持其它接口。

IUnknown的QueryInterface（）方法使得你能够确定一个对象是否支持一个特定的接口：

HRESULTQueryInterface（

　REFIIDiid,//Identifieroftherequestedinterface

　void**ppvObject//Addressofoutputvariablethatreceivesthe

）;

　　第一个参数是一个要查询的对象的引用标识符。

对于IDirectDraw7来说就是IID_IDirectDraw7。

使用它，你必须把dxguid.lib链接入你的项目中；第二个参数是一个变量的地址，我们应该在程序的头部先声明一个LPDIRECTDRAW7类型的指针，再把指针的地址传递给这个参数。

如果你使用的是VisualC＋＋6.0，你在这儿或许还需要一个类型强制符。

如果机器支持你指定的接口，函数将返回一个指向该接口的指针。

通过该指针，代码就获得对新接口的方法的访问。

如果函数调用成功，返回值是S_OK。

　　现在我们有了两个接口指针：

一个是IDirectDraw接口，另一个是IDirectDraw7。

后一个是我们想要的；前一个就没有用了。

我们注意，在代码中每当找到一个新的有效对象时，前一个对象就通过Release（）函数被释放掉。

这个函数很简单：

ULONGRelease（void）;

　　返回的值是一个参考数字，只有在程序测试和调试时才用得着这个数字。

为了安全起见，你还应该把释放了的指针赋值为NULL。

我们也通常在声明这样的指针时设置它为NULL。

你跟上我的节奏了吗？

可能要记忆的东西太多了，但是你不得不记忆。

让我们把谈到的这些做个实例吧，实例的目的是得到IDirectDraw7接口的指针：

LPDIRECTDRAWlpdd=NULL;//pointertoIDirectDraw（temporary）

LPDIRECTDRAW7lpdd7=NULL;//pointertoIDirectDraw7（whatwewant）

//gettheIDirectDrawinterfacepointer

if（FAILED（DirectDrawCreate（NULL,&lpdd,NULL）））

{

　//error-handlingcodehere

}

//queryforIDirectDraw7pointer

if（FAILED（lpdd->QueryInterface（IID_IDirectDraw7,（void**）&lpdd7）））

{

　//error-handlingcodehere

}

else

{

　//success!

releaseIDirectDrawsincewedontneeditanymore

　lpdd->Release（）;

　lpdd=NULL;

}

　　现在，如果你是一个C程序员，你可能被调用QueryInterface（）和Release（）这两个函数的方法弄得有点模糊。

你以前可能看过“->”这个符号，在C语言的结构部分，当结构声明了一个指针变量，调用结构成员时，就用“结构指针名－>结构成员”，同样的道理，只是这里把结构成员换成了函数。

既然说到这个话题，我就介绍一下另一个C＋＋符号，范围定义符号“：

：

”，它是表示从属关系的符号，举个例子你就明白了：

比如QueryInterface（）函数是属于IUnknown类的，就可以表示为IUnknown:

:

QueryInterface（）。

我们将来会经常用到这个符号的，所以记住它。

　　说实在的，以上的主要目的是为了演示怎样使用QueryInterface（）方法，它是所有DirectX接口的一部分，所以让我们往下进行。

我们将直接使用COM方法获得接口指针。

这种方法的好处是你可以立即获得IDirectDraw7接口指针，不用象刚才那么麻烦。

首先，你必须得初始化COM，象这样：

HRESULTCoInitialize（LPVOIDpvReserved）;

　　不能在容易了，你必须把参数设置为NULL。

当你结束COM调用，你需要抛弃它，也很简单：

voidCoUninitialize（void）;

　　我通常在DirecX程序的一开始就调用CoInitialize（）函数，在程序的最末端，当我释放了所有的DirectX对象后，使用CoUninitialize（）。

一旦你初始化了COM，你就可以用CoCreateInterface（）函数得到你想要的指针，它看起来有点丑陋：

STDAPICoCreateInstance（

　REFCLSIDrclsid,//Classidentifier（CLSID）oftheobject

　LPUNKNOWNpUnkOuter,//Pointertowhetherobjectisorisntpart

　//ofanaggregate

　DWORDdwClsContext,//Contextforrunningexecutablecode

　REFIIDriid,//Referencetotheidentifieroftheinterface

　LPVOID*ppv//Addressofoutputvariablethatreceives

）;//theinterfacepointerrequestedinriid

　　如果成功，返回值是S_OK。

参数需要好好解释一下，看下面：

　　·REFCLSIDrclsid：

这是一个类标识符（不要同GUID搞混了哦），有为它准备好的常量标识符供你选择。

对于IDirectDraw7来说，使用CLSID_DirectDraw。

注意没有版本号，因为它是类标识符，不是接口标识符。

　　·LPUNKNOWNpUnkOuter：

这个同我们在DirectDrawCreate（）中看到的一样，设置为NULL。

　　·DWORDdwClsContext：

这个必需的值叫作执行上下文，它定义了控制新生成对象的代码将要执行的方式。

这个值可以从CLSCTX列表中选取，对于我们现在的情况，我们用CLSCTX_ALL，它包含了所有可能的值。

　　·REIIDriid：

我们在QueryInterface（）中看过它。

这个IID是IID_DirectDraw7。

　　·LPVOID*ppv：

依然同DirectDrawCreate（）中的一样，是指向接口指针的地址。

　　调用这个函数将取代我们上一个方法中的DirectDrawCreate（）、QueryInterface（）和Release（）三个函数，所以简捷一些。

当然，使用哪种随便你了。

直接调用COM比我们先前用的方法少了一个多于地接口指针。

一旦你用CoCreateInstance（）建立了一个对象，你还得调用Initialize（）函数初始化这个对象。

在C＋＋里可能写成这样IDirectDraw7:

:

Initialize（）。

以下是它的原形：

HRESULTInitialize（GUIDFAR*lpGUID）;

　　将使用同DirectDrawCreate（）中一样的GUID，就是NULL。

在我们继续前，让我给你看一个使用COM创建DirectDraw对象的例子：

LPDIRECTDRAW7lpdd7;//interfacepointer

//initializeCOM

CoInitialize（NULL）;

//createtheobject

CoCreateInstance（CLSID_DirectDraw,NULL,CLSCTX_ALL,IID_IDirectDraw7,（void**）&lpdd7）;

//initializetheobject

lpdd7->Initialize（NULL）;

　　直接看例子可能使你更容易理解一些。

好了，建立DirectDraw对象的最难的两种方法你已经学会了，那就让我们看看最简单的方法吧！

它只有一步，没有多于的接口指针，不用设置COM，什么都没有。

就是下面这个函数：

DirectDrawCreateEx（

　GUIDFAR*lpGuid,

　LPVOID*lplpDD,

　REFIIDiid,

　IUnknownFAR*pUnkOuter

）;

　　所有的参数我们看起来都比较熟悉，因为我们刚才看过它们了。

第一个，第二个和第四个参数同DirectDrawCreate（）中的一样，只是这里需要用（void**）来修饰一下我们接口指针的地址——别问我为什么，这不是我的主意。

第三个参数，riid，是我们在函数CoCreateInstance（）中传递的接口I